自動控制原理及應(yīng)用7.1

1、第七章 采樣控制系統(tǒng)分析,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,第二節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),第三節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù),第四節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析,第五節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,第六節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析,第七章 采樣控制系統(tǒng)分析,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,一、采樣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),二、采樣過程與采樣定理,三、采樣信號的復(fù)現(xiàn),第七章 采樣控制系統(tǒng)分析,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,通過采樣開關(guān)對連續(xù)信號采樣得離散信號，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為采樣控制系統(tǒng)。,一、采樣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),采樣控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖,e(t) 連續(xù)信號,e*(t) 離散信號,T采樣周期,采樣開

2、關(guān)每次閉合的時(shí)間為,連續(xù)信號的采樣過程：,一般T,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,系統(tǒng)中如果用計(jì)算機(jī)來代替脈沖控制器，實(shí)現(xiàn)對偏差信號的處理，就構(gòu)成了數(shù)字控制系統(tǒng)，也稱為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。,數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,系統(tǒng)中的A/D轉(zhuǎn)換器相當(dāng)于一個(gè)采樣開關(guān)，D/A轉(zhuǎn)換器相當(dāng)于一個(gè)保持器。,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,二、采樣過程與采樣定理,1采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示,通過采樣開關(guān)，將連續(xù)信號轉(zhuǎn)變成離散信號。采樣過程為理想脈沖序列T(t) 對e(t)幅值的調(diào)制過程。,t 0 時(shí)，e(t) = 0,則,=e(0 )(t )+e(T)(t -T)+e(2T)(t -2T)+ ,采樣過程如

3、圖所示：,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,2采樣定理,為了使離散信號e*(t)不失真地復(fù)現(xiàn)原信號e(t)，對e(t)與e*(t)的頻譜分析得出如下關(guān)系：,這就是采樣定理，又稱香農(nóng)(shannon) 定理，它指明了復(fù)現(xiàn)原信號所必須的最低采樣頻率。,s 2max,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,三、 采樣信號的復(fù)現(xiàn),信號的復(fù)現(xiàn)：,解決兩相鄰采樣時(shí)刻間的插值問題。工程中一般都采用時(shí)域外推的原理，下面重點(diǎn)介紹應(yīng)用最廣泛的零階保持器。,保持器：,采樣信號恢復(fù)成相應(yīng)的連續(xù)信號的過程。,將采樣信號復(fù)現(xiàn)為原來連續(xù)信號的裝置。,第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,恒值外推原理：把采樣時(shí)刻kT的采樣值e(kT)保持到下一 個(gè)采樣時(shí)刻(k+1)T。,零階保持器的輸入輸出特性,kT t (k + 1)T,eh (t ) = e(kT),第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念,零階保持器的單位脈沖響應(yīng)為：,零階保持器的單位脈沖響應(yīng)曲線,T,T,1,1,-1,gh (t )=1(t )-1(t-T),零階保持器的傳遞函數(shù)：,頻率特性：,幅頻特性：,相頻特性：,傳遞函數(shù)中的 e-TS 展開為級數(shù)形式,第一節(jié) 采樣控制